به عنوان تأمین کننده حامل های زیستی ، اغلب در مورد نحوه عملکرد این محصولات نوآورانه سؤال می شود. حامل های زیستی نقش مهمی در تصفیه فاضلاب و سایر برنامه های زیست محیطی دارند و درک عملکرد آنها برای قدردانی از ارزش آنها مهم است. در این پست وبلاگ ، من به علم پشت حامل های زیستی می پردازم و عملکرد ، مزایا و برنامه های کاربردی آنها را توضیح می دهم.
حامل های زیستی چیست؟
حامل های زیستی مواد متخلخل کوچک و متخلخل هستند که به منظور فراهم کردن مساحت میکروارگانیسم ها برای اتصال و رشد. این میکروارگانیسم ها ، که به عنوان بیوفیلم نیز شناخته می شوند ، مسئول تجزیه مواد آلی و از بین بردن آلاینده ها از آب هستند. با فراهم کردن یک محیط پایدار برای رشد بیوفیلم ، حامل های زیستی باعث افزایش کارایی فرآیندهای درمان بیولوژیکی می شوند.
حامل های زیستی چگونه کار می کنند؟
عملکرد حامل های زیستی را می توان به چندین مرحله کلیدی تقسیم کرد:
1. پیوست میکروارگانیسم ها
هنگامی که حامل های زیستی به یک سیستم تصفیه فاضلاب معرفی می شوند ، میکروارگانیسم های موجود در آب شروع به اتصال به سطح حامل ها می کنند. ساختار متخلخل حامل ها مساحت بزرگی را برای اتصال فراهم می کند و باعث می شود چگالی بالایی از میکروارگانیسم ها برای استعمار حامل ها باشد. این پیوست اولیه با حضور مواد پلیمری خارج سلولی (EPS) تسهیل می شود ، که توسط میکروارگانیسم ها ترشح می شوند و به آنها در پایبندی سطح حامل کمک می کنند.
2. شکل گیری بیوفیلم
پس از اتصال ، میکروارگانیسم ها شروع به رشد و ضرب می کنند و یک بیوفیلم روی سطح حامل ها تشکیل می دهند. بیوفیلم شامل یک جامعه پیچیده از باکتری ها ، قارچ ها و سایر میکروارگانیسم ها است که با هم برای تجزیه مواد آلی و از بین بردن آلاینده ها از آب همکاری می کنند. بیوفیلم توسط ماتریس EPS محافظت می شود ، که محیطی پایدار را برای میکروارگانیسم ها فراهم می کند و به آنها کمک می کند تا در برابر تغییرات در شرایط محیطی مقاومت کنند.
3. انتقال انبوه
با رشد بیوفیلم ، یک گرادیان غلظت بین آب فله و سطح بیوفیلم ایجاد می کند. این شیب انتقال مواد مغذی ، اکسیژن و آلاینده ها را از آب به بیوفیلم ، جایی که توسط میکروارگانیسم ها مصرف می شود ، هدایت می کند. ساختار متخلخل حامل های زیستی با فراهم کردن سطح بزرگی برای تماس بین آب و بیوفیلم ، انتقال جرم را افزایش می دهد.
4
هنگامی که مواد مغذی ، اکسیژن و آلاینده ها به بیوفیلم منتقل شدند ، میکروارگانیسم ها از طریق فرآیندی به نام زیست تخریب شروع به تجزیه می کنند. مسیرهای تخریب خاص به نوع آلاینده های موجود در آب بستگی دارد ، اما به طور کلی شامل تبدیل ماده آلی به دی اکسید کربن ، آب و سایر محصولات جانبی بی ضرر است.
5. جدا شدن و تجدید
با گذشت زمان ، بیوفیلم روی سطح حامل ها ممکن است خیلی ضخیم شود یا ممکن است در اثر تغییر در شرایط محیطی آسیب دیده باشد. وقتی این اتفاق بیفتد ، برخی از میکروارگانیسم ها ممکن است از بیوفیلم جدا شده و با جریان آب دور شوند. با این حال ، ساختار متخلخل حامل ها به میکروارگانیسم های جدید اجازه می دهد تا بتوانند به هم متصل شوند و رشد کنند ، بیوفیلم را تجدید کنند و اثربخشی آن را حفظ کنند.
انواع حامل های زیستی
انواع مختلفی از حامل های زیستی موجود در بازار وجود دارد که هر کدام دارای ویژگی ها و برنامه های منحصر به فرد خود هستند. برخی از رایج ترین انواع حامل های زیستی عبارتند از:
1. حامل های پلاستیکی بیو
حامل های زیستی پلاستیکی از انواع پلیمرها مانند پلی اتیلن ، پلی پروپیلن و پلی اورتان ساخته شده است. این حامل ها سبک ، با دوام و دارای نسبت سطح بالا به حجم هستند و آنها را برای استفاده در فرآیندهای درمان بیولوژیکی ایده آل می کند. حامل های زیستی پلاستیکی در اشکال و اندازه های مختلفی از جمله کره ها ، مکعب ها و سیلندرها در دسترس هستند.
2. حامل های بیو سرامیکی
حامل های زیستی سرامیکی از مواد سرامیکی متخلخل مانند آلومینا ، سیلیس و زئولیت تهیه می شوند. این حامل ها از سطح بالایی برخوردار هستند و در برابر تخریب شیمیایی و بیولوژیکی مقاوم هستند و باعث می شوند آنها برای استفاده در شرایط سخت محیطی مناسب باشند. حامل های زیستی سرامیکی اغلب در برنامه هایی که سطح بالایی از راندمان درمانی مورد نیاز است ، مانند تصفیه فاضلاب صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد.
3 حامل های زیستی طبیعی
حامل های زیستی طبیعی از مواد آلی مانند چوب ، پوسته نارگیل و خزه ذغال سنگ نارگیل ساخته شده است. این حامل ها تخریب پذیر هستند و دارای تأثیر محیطی کم هستند و آنها را به یک جایگزین پایدار برای حامل های زیستی مصنوعی تبدیل می کند. حامل های زیستی طبیعی اغلب در برنامه هایی که یک راه حل کم هزینه و سازگار با محیط زیست مورد نیاز است ، مانند سیستم های تصفیه فاضلاب در مقیاس کوچک استفاده می شود.
مزایای حامل های زیستی
حامل های زیستی مزایای بسیاری از روشهای سنتی تصفیه فاضلاب را از جمله:
1. راندمان درمانی بالا
حامل های زیستی با تأمین یک سطح بزرگ برای رشد بیوفیلم ، کارآیی فرآیندهای درمان بیولوژیکی را افزایش می دهد. این امر باعث می شود میزان حذف بیشتر مواد آلی ، نیتروژن و فسفر و سایر آلاینده ها.
2. طراحی جمع و جور
حامل های زیستی را می توان در انواع تنظیمات راکتور ، از جمله راکتورهای بستر سیال ، راکتورهای بیوفیلم در حال حرکت (MBBR) و راکتورهای بستر ثابت استفاده کرد. این راکتورها معمولاً نسبت به سیستم های لجن فعال شده سنتی فشرده تر هستند و به فضای و زیرساخت های کمتری نیاز دارند.
3. مصرف انرژی کم
حامل های زیستی نسبت به روشهای سنتی تصفیه فاضلاب به انرژی کمتری نیاز دارند ، زیرا برای تجزیه مواد آلی به فرآیندهای بیولوژیکی طبیعی متکی هستند. این می تواند منجر به صرفه جویی قابل توجهی در هزینه در طول زندگی سیستم درمانی شود.
4. مقاومت در برابر بارهای شوک
حامل های بیو نسبت به سیستم های لجن فعال شده سنتی در برابر بارهای شوک مقاوم تر هستند ، زیرا بیوفیلم روی سطح حامل ها بافر در برابر تغییرات ناگهانی در جریان فاضلاب یا غلظت آلاینده فراهم می کند. این امر امکان عملکرد پایدارتر از سیستم درمانی را فراهم می کند و خطر خرابی سیستم را کاهش می دهد.
5. نگهداری آسان
حامل های زیستی به راحتی قابل نگهداری هستند ، زیرا نیازی به افزودن مواد شیمیایی یا استفاده از تجهیزات پیچیده ندارند. این هزینه های عملیاتی سیستم تصفیه را کاهش می دهد و باعث می شود تا در امکانات تصفیه فاضلاب کوچک و متوسط در دسترس قرار گیرد.
برنامه های حامل های زیستی
حامل های زیستی در انواع برنامه های تصفیه فاضلاب استفاده می شود ، از جمله:
1. تصفیه فاضلاب شهری
حامل های زیستی معمولاً در کارخانه های تصفیه خانه فاضلاب شهری برای از بین بردن مواد آلی ، نیتروژن و فسفر از فاضلاب استفاده می شود. آنها را می توان در انواع تنظیمات راکتور ، از جمله MBBR و راکتورهای بستر ثابت ، برای افزایش کارایی فرآیندهای درمان بیولوژیکی استفاده کرد.
2. تصفیه فاضلاب صنعتی
حامل های زیستی همچنین در کارخانه های تصفیه فاضلاب صنعتی برای تصفیه انواع فاضلاب های صنعتی از جمله مواد غذایی و نوشیدنی ، دارویی و فاضلاب های شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرند. از آنها می توان برای از بین بردن مواد آلی ، فلزات سنگین و سایر آلاینده ها از فاضلاب های صنعتی استفاده کرد و باعث می شود آنها برای استفاده مجدد یا تخلیه در محیط مناسب باشند.
3. آبزی پروری
حامل های زیستی در سیستم های آبزی پروری برای از بین بردن آمونیاک و سایر آلاینده ها از آب مخزن ماهی استفاده می شود. آنها را می توان در انواع تنظیمات راکتور ، از جمله راکتورهای تختخواب سیال شده و راکتورهای بستر ثابت ، برای تقویت کارایی فرآیندهای تصفیه بیولوژیکی و بهبود کیفیت آب استفاده کرد.
4. درمان آب طوفان
حامل های زیستی در سیستم های تصفیه آب طوفان برای از بین بردن آلاینده ها از رواناب آب طوفان استفاده می شود. آنها می توانند در انواع تنظیمات راکتور ، از جمله بیوفیلترها و تالابهای ساخته شده ، برای تقویت کارایی فرآیندهای درمان بیولوژیکی و کاهش تأثیر رواناب آب طوفان بر محیط استفاده شوند.
پایان
حامل های زیستی یک راه حل همه کاره و مؤثر برای تصفیه فاضلاب و سایر کاربردهای محیطی هستند. حامل های زیستی با فراهم کردن یک سطح بزرگ برای رشد بیوفیلم ، کارآیی فرآیندهای درمانی بیولوژیکی را افزایش می دهد و باعث می شود میزان حذف بیشتر مواد آلی ، نیتروژن و فسفر و همچنین سایر آلاینده ها امکان پذیر شود. آنها مزایای مختلفی را نسبت به روشهای سنتی تصفیه فاضلاب ، از جمله راندمان تصفیه بالا ، طراحی جمع و جور ، مصرف کم انرژی ، مقاومت در برابر بارهای شوک و نگهداری آسان ارائه می دهند. اگر علاقه مند به کسب اطلاعات بیشتر در مورد حامل های زیستی هستید یا می خواهید در مورد نیازهای خاص تصفیه فاضلاب خود بحث کنید ، لطفاً از [با ما تماس بگیرید] دریغ نکنید. ما تأمین کننده پیشرو حامل های زیستی هستیم ، از جملهحامل MBBRوتشهرک کننده لوله، و ما متعهد هستیم که محصولات و خدمات با بالاترین کیفیت را به مشتریان خود ارائه دهیم.
منابع
- Metcalf & Eddy. (2014). مهندسی فاضلاب: تصفیه و استفاده مجدد. آموزش مک گرا هیل.
- Rittmann ، BE ، & McCarty ، PL (2001). بیوتکنولوژی زیست محیطی: اصول و برنامه ها. آموزش مک گرا هیل.
- Tchobanoglous ، G. ، Burton ، FL ، & Stensel ، HD (2003). مهندسی فاضلاب: تصفیه ، دفع و استفاده مجدد. آموزش مک گرا هیل.